CN101808392A

CN101808392A - 一种时分正交频分复用系统的自动增益控制方法

Info

Publication number: CN101808392A
Application number: CN201010138054A
Authority: CN
Inventors: 包晓晶; 周小林; 刘俊
Original assignee: Fudan University
Current assignee: Fudan University
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2010-04-01
Publication date: 2010-08-18

Abstract

本发明属于数字通信技术领域，具体为一种正交频分复用系统的自动增益控制方法。本发明方法包括：设置AGC的增益初始值；测量各频点的信号平均功率；判断功率平均值是否小于噪声门限，不是，则将信号平均功率的最大值与目标功率值进行比较，其差值作为AGC调整增量；若AGC调整增量超出调整门限，则对AGC增益值进行调整；完成AGC过程，输出增益调整后的接收信号至后级处理。本发明方法可保证信号功率稳定在一个最佳范围内，减少后级处理的量化误差。

Description

一种时分正交频分复用系统的自动增益控制方法

技术领域

本发明属于数字通信技术领域，具体涉及一种正交频分复用通信系统中对接收信号进行功率控制的方法。

背景技术

随着第三代移动通信系统(3G)逐步进入实际应用阶段，第四代移动通信系统(4G)未来的发展及演进问题成为当前研究的热点。而在4G采用的关键技术中，OFDM无疑是最重要的一个技术。较之FDMA、TDMA、CDMA等多址接入技术，OFDM最为适合4G系统。OFDM技术的主要思想就是在频域内将给定信道分成许多窄的正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输，因此可以大大消除信号波形间的干扰。OFDM还可以在不同的子信道上自适应地分配传输负荷，这样可优化总的传输速率。OFDM技术还能对抗频率选择性衰落或窄带干扰。在OFDM系统中由于各个子信道的载波相互正交，于是它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率。

但在OFDM信号传输过程中，由于传输信道复杂多变，不可避免的会发生接收信号的衰减和畸变，AGC(自动增益控制)模块的产生真是为了解决信号衰减的问题。AGC模块可以通过对接收信号进行自适应的调整，从而稳定输出信号的动态范围，以减少由于信号动态范围过小或过大而导致的量化误差。

传统的AGC大多采用固定步长调整方法，当遇到信道大幅变化时，无法快速调整增益参数，需要很长时间才能收敛到稳定值；而且采用固定步长的调整方法容易造成增益值抖动的问题。此外，由于传统AGC没有考虑到空时隙的问题，对没有实际数据传输的时隙会进行不必要的调整，可能会导致系统误码率的提高。

发明内容

本发明的目的在于为时分正交频分复用系统提供一种对接收信号的自动增益控制方法，通过灵活而迅速的方法调整AGC的增益值，从而保证经过AGC调整后的信号功率稳定在一个最佳范围，减少后级处理的量化误差。

本发明提出的自动增益控制方法，具体步骤如下：

1)设置AGC的增益初始值；

2)测量各频点的信号平均功率；

3)判断功率平均值是否小于噪声门限，若是，则不对此次接收的信号进行增益调整，同时跳过AGC增益值调整部分，跳至步骤7)。否则对接收信号进行增益调整，并继续步骤4)；

4)将信号平均功率的最大值与目标功率值进行比较，其差值为AGC调整增量；

5)若AGC调整增量超出调整门限，则对AGC增益值进行调整。否则不予调整；

6)若AGC增益值超出AGC增益量程，则将AGC增益值设置为AGC增益量程。否则保持当前AGC增益值；

7)完成AGC过程，输出增益调整后的接收信号至后级处理。

其中，步骤1)中的AGC增益初始值可以设置为20dB～40dB中的任意合理值。AGC增益初始值的优选值为30dB。

其中，在步骤2)中，各频点的信号平均功率为此频点前N个数据的平均功率，N为检测数据长度。N根据具体要求选定。

其中，在步骤3)中，噪声门限可设置高于白噪声平均功率的任一合理值。具体根据计算要求确定。

其中，在步骤3)中，判断功率平均值是否小于噪声门限采用如下步骤：

1)将计数器清零；

2)依次将每个频点的功率平均值与噪声门限进行比较，若高于噪声门限，则计数器加一；

3)若计数器数值大于频点总数的η，则认定功率平均值是否大于噪声门限，反之则小于，η可设置为50％～80％中的任一合理值。

其中，在步骤4)中，目标功率值设置为0dB，即功率饱和值。

其中，在在步骤5)中，调整门限可以设置为3dB～8dB中的任一合理值。

本发明方法可保证信号功率稳定在一个最佳范围内，减少后级处理的量化误差。

附图说明

图1是本发明的方法流程图。

图2是步骤103的详细方法流程图。

图3是在理想状况下是否使用AGC对输出量化误差影响的比较。

图4是信道噪声对AGC系统输出量化误差的影响。

图5是AWGN信道下的AGC性能图示。

图6是多径信道下的AGC性能图示。

具体实施方式

本发明的方法流程图如图1所示。

步骤101：为AGC模块设置增益初始值。AGC增益初始值可以设置为20dB～40dB中的任意合理值。AGC增益初始值的优选值为30dB。

步骤102：测量各频点的信号平均功率。采样各频点i的前N个数据的能量，将N个数据点能量d_j的均方根作为频点i的信号平均功率。其中，N为检测数据长度。故，频点i的信号平均功率P_i的计算公式如下：

P_{i} = \frac{1}{N} \sqrt{Σ_{j = 1}^{N} {| d_{j} |}^{2}}

步骤103：判断功率平均值是否小于噪声门限，若是，则认为接收到的信号为白噪声，不对其进行增益调整，同时跳过AGC增益值调整部分，跳至步骤107。否则认为是正常的数据信号，对接收信号进行增益调整，并继续步骤104。

其中，噪声门限可设置高于白噪声平均功率的任意合理值，具体数值受制于接收机前置放大器的抗噪水平。

其中，判断功率平均值是否小于噪声门限采用如下方法：

步骤201：设置一个计数器来记录高于噪声门限的功率点的数量，并将此计数器清零。

步骤202：依次将每个频点的功率平均值与噪声门限进行比较，若高于噪声门限，则将计数器加一。

步骤203：若计数器数值大于频点总数的η，则判定功率平均值是否大于噪声门限，反之则判定小于噪声门限。η可设置为50％～80％中的任意合理值。

步骤104：将信号平均功率的最大值与目标功率值进行比较，其差值为AGC调整增量。其中，目标功率值可以设置为是信号不发生饱和失真的任意合理值。其优选值为0dB，即：信号的饱和功率。

步骤105：若AGC调整增量超出调整门限，则对AGC增益值进行调整。否则不予调整。其中，调整门限的作用是控制AGC的调整频率。调整门限设置越大，则AGC增益值发生微调的可能越低，即减少了AGC增益值的调整频率，但同时也会导致此时的AGC增益值并非最优，无法调整接收信号至最佳的动态范围。反之，则能提高信号调整质量，但会导致AGC增益值的频繁调整。

步骤106：若AGC增益值超出AGC增益量程，则将AGC增益值设置为AGC增益量程。否则保持当前AGC增益值。当AGC增益值超出实际可达的最大增益值，即：增益量程时，可能会导致系统错误。故添加此处判断保证AGC增益值始终处于正常范围。

步骤107：完成AGC过程，输出增益调整后的接收信号至后级处理。

至此，一次AGC处理的过程结束。

Claims

1.一种时分正交频分复用系统的自动增益控制方法，其特征在于具体步骤如下：

1)设置AGC的增益初始值；

2)测量各频点的信号平均功率；

3)判断功率平均值是否小于噪声门限，若是，则不对此次接收的信号进行增益调整，同时跳过AGC增益值调整部分，跳至步骤7)；否则对接收信号进行增益调整，并继续步骤4)；

5)若AGC调整增量超出调整门限，则对AGC增益值进行调整；否则不予调整；

6)若AGC增益值超出AGC增益量程，则将AGC增益值设置为AGC增益量程；否则保持当前AGC增益值；

7)完成AGC过程，输出增益调整后的接收信号至后级处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤1)中的AGC增益初始值设置为20dB～40dB中的任一值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤2)中，各频点的信号平均功率为此频点前N个数据的平均功率，N为检测数据长度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤3)中，噪声门限设置为高于白噪声平均功率的任一值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于步骤3)中，判断功率平均值是否小于噪声门限采用如下步骤：

1)将计数器清零；

3)若计数器数值大于频点总数的η，则认定功率平均值是否大于噪声门限，反之则小于，η设置为50％～80％中的任一值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤4)中，目标功率值设置为0dB。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤5)中，调整门限设置为3dB～8dB中的任一值。